高bs太阳能发电机漏电保护用磁块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，该磁块在100KHz200mT，100℃时的损耗为350～420kw/m3，密度为5.3～5.8g/cm3，25～100℃下的饱和磁通密度为580～650mT，居里温度为285～290℃；所述磁块包括主成分和副成分，主成分包括Fe2O3、MnO和ZnO，副成分包括CaCO3、超细SiO2、Cr2O3、Nb2O5、Co2O3和Ta2O5。本发明具有粒径尺寸均匀、一致性好，气孔率低，密度高，无微观异相晶粒和宏观异相等优点，具有100℃高温下较高的饱和磁通密度和较低的功率损耗，同时居里温度较高，能够满足太阳能发电机漏电保护的性能要求。
【专利说明】高BS太阳能发电机漏电保护用磁块
【技术领域】
[0001] 本发明涉及Mn-Zn系铁氧体【技术领域】，特别是涉及一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
【背景技术】
[0002]磁性材料作为在国民经济各个领域不可缺少的功能材料，其产量和使用量已成为衡量一个国家经济和信息技术发展程度的标志之一，特别是功率铁氧体，在国民经济各个领域不断发挥着越来越大的作用。
[0003]太阳能发电机通过太阳光直接照在太阳能电池板上产生电能，并对蓄电池充电，可为直流节能灯，收录机，电视机，DVD，卫星电视接收机等产品供电，具有过充，过放，短路，温度补偿，蓄电池反接等保护功能，体积小巧，携带方便、使用安全。太阳能发电机虽然具有安全性能好的优点，但仍不免出现漏电现象，为了进一步提高使用安全性，近年来，太阳能发电机漏电保护器也随着太阳能逆变器等的快速发展而发展，从而使功率铁氧体的应用面显著提高，并对其性能提出了更高的要求，主要表现为:1、具有较高的饱和磁通密度；2、由于太阳能在露天环境使用，要求具有良好的强度和较高的居里温度，以适应环境气候的变化；3、要求具有高温下功率损耗低等优点。
[0004]目前，常用的功率铁氧体的居里温度为275~285°C，在IOOKHz 200mT及100°C时的功率损耗为520~550kw/m3，在25~100°C下的饱和磁通密度为420~520mT，密度为
4.9g/cm3，具有功率消耗大，磁通密度低等不足，不能完全满足太阳能发电机的漏电保护的要求。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，该磁块在IOOKHz 200mT且温度为100°C时的损耗为350~420kw/m3，密度为5.3~5.8g/cm3, 25~100°C下的饱和磁通密度为580~650mT，居里温度为285~2900C ;所述磁块包括主成分和副成分；所述主成分包括Fe203、Mn0和ZnO ;所述副成分包括CaC03、超细Si02、Cr2O3> Nb2O5, Co2O3和Ta2O5 ;所述主体体系的摩尔百分含量为Fe2O3 66~68%、Mn0 28~30%、Zn0 8~10% ;所述副成分相对于所述主成分的总重量的添加量为CaCO3600 ~2200ppm、超细 SiO2 100 ~300,Cr2O3 500 ~1000^Nb2O5 800 ~2000,Co2O3 300 ~1600和 Ta2O5 400 ~900。
[0007]在本发明一个较佳实施例中，所述磁块在IOOKHz 200mT且温度为100°C时的损耗为380kw/m3，密度为5.6g/cm3,25~100°C下的饱和磁通密度为590mT，居里温度为290°C。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，所述主体体系的摩尔百分含量为Fe2O3 67.5%、MnO29%、ZnO 10% ;所述副成分相对于所述主成分的总重量的添加量为CaCO3 850ppm、纳米SiO2150、Cr2O3 800、Nb2O5 1500、Co2O3 600 和 Ta2O5 500。[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述超细SiO2的目数为3000目。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块的制备方法，包括以下步骤:
(1)称料:按配方准确称取主成分和副成分中的各原料备用；
(2)制备主体体系:将已称量的主体体系中的三种原料置于转速为45~50转/min的混合机中搅拌混合30~45min，然后将混合物料转入温度为810°C的电热式回转窑中预烧90~lOOmin，最后置于震动频率为50次/分，振幅为3mm的震动球磨机中粉碎20~30min，得到平均物料直径为0.75~0.85 μ m的主体体系混合物；
(3)制备混合体系:将步骤(2)中得到的主体体系混合物和步骤(1)中称量好的掺杂体系中的各原料放入磨砂机中，然后依次加入占物料总重量1.2~1.8倍的水、0.03倍的分散剂和12~15%的浓度为20%聚乙醇水溶液，启动磨砂机，以50转/min的转速磨砂100~150min，得到粒径为0.65~0.80 μ m的主体体系和掺杂体系的混合料浆；
(4)制备坯块及成型:将步骤(3)中得到的料浆喷雾造粒，并压制成所需形状坯块，然后连同模具转入窑炉烧结，烧结工艺为:从室温升至850°C，保温90~lOOmin，再继续升温至1100°C，保温150~180min，最后升温至1300°C，在3%的氧气浓度下保温烧结5h，然后在氮气气氛下降至室温，得到高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(4 )中，所述坯块形状为圆柱体或多边形实心体.[0012]本发明的有益效果是:本发明一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，通过合理配置主成分和副成分的配方和优化烧结工艺，提高了产品的密度、机械强度、饱和磁通密度，所制备的磁条具有粒径尺寸均匀、一致性好，气孔率低，密度高，无微观异相晶粒和宏观异相等优点，在100°c高温下饱和磁通密度高和功率损耗低，同时具有较高的居里温度，能够满足太阳能发电机漏电保护的性能要求。
【具体实施方式】
[0013]下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0014]本发明实施例包括:
一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，该磁块在IOOKHz 200mT且温度为100°C时的损耗为350~420kw/m3，密度为5.3~5.8g/cm3,25~100°C下的饱和磁通密度为580~650mT,居里温度为285~290°C ;所述磁块包括主成分和副成分；所述主成分包括Fe203、Mn0和ZnO ;所述副成分包括CaCO3、超细Si02、Cr2O3> Nb2O5, Co2O3和Ta2O5 ;所述主体体系的摩尔百分含量为Fe2O3 66~68%、MnO 28~30%、ZnO 8~10% ;所述副成分相对于所述主成分的总重量的添加量为 CaCO3 600 ~2200ppm、超细 SiO2 100 ~300、Cr2O3 500 ~1000、Nb2O5800 ~2000、Co2O3 300 ~1600 和 Ta2O5 400 ~900 ;所述超细 SiO2 的目数为 3000 目。
[0015]实施例1
(I)称料:按配方准确称取Fe2O3 66mol%、MnO (原材料为Mn3O4) 28mol%、ZnO 8mol%和惨杂体系中的 CaCO3 600ppm、超细 SiO2 lOOppm、Cr2O3 500ppm、Nb2O5 800ppm、Co2O3 300ppm、Ta2O5 400ppm 备用；(2)制备主体体系:将已称量的主体体系中的三种原料置于转速为45转/min的混合机中搅拌混合45min,然后将混合物料转入温度为810°C的电热式回转窑中预烧90min,最后置于震动频率为50次/分,振幅为3mm的震动球磨机中粉碎20min,得到平均物料直径为0.85 μ m的主体体系混合物；
(3)制备混合体系:将步骤(2)中得到的主体体系混合物和步骤(1)中称量好的掺杂体系中的各原料放入磨砂机中，然后依次加入占物料总重量1.2倍的水、0.03倍的分散剂和12%的浓度为20%聚乙醇水溶液，启动磨砂机，以50转/min的转速磨砂lOOmin，得到粒径为0.80 μ m的主体体系和掺杂体系的混合料浆；
(4)制备坯块及成型:将步骤(3)中得到的料浆喷雾造粒，并压制成圆柱体或多边形实心体等所需形状坯块，然后连同模具转入窑炉烧结，烧结工艺为:从室温升至850°C，保温90min，再继续升温至1100°C，保温180min，最后升温至1300°C，在3%的氧气浓度下保温烧结5h，然后在氮气气氛下降至室温，得到高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
[0016]在本发明一个较佳实施例中，采用相对应获得的磁环进行性能测试，在IOOKHz200mT且温度为100°C时的损耗为420kw/m3，密度为5.3g/cm3,25~100°C下的饱和磁通密度为580mT，居里温度为285°C。
[0017]实施例2
(1)称料:按配方准确称取Fe2O368mol%、MnO(原材料为Mn3O4)30mol%、ZnO 10mol%和掺杂体系中的 CaCO3 2200ppm、超细 SiO2 300ppm> Cr2O3 lOOOppm、Nb2O5 800ppm> Co2O3 2000ppm>Ta2O5 900ppm 备用；
(2)制备主体体系:将已称量的主体体系中的三种原料置于转速为50转/min的混合机中搅拌混合30min,然后将混合物料转入温度为810°C的电热式回转窑中预烧IOOmin,最后置于震动频率为50次/分,振幅为3mm的震动球磨机中粉碎30min,得到平均物料直径为
0.75 μ m的主体体系混合物；
(3)制备混合体系:将步骤(2)中得到的主体体系混合物和步骤(1)中称量好的掺杂体系中的各原料放入磨砂机中，然后依次加入占物料总重量1.8倍的水、0.03倍的分散剂和15%的浓度为20%聚乙醇水溶液，启动磨砂机，以50转/min的转速磨砂150min，得到粒径为0.78 μ m的主体体系和掺杂体系的混合料浆；
(4)制备坯块及成型:将步骤(3)中得到的料浆喷雾造粒，并压制成圆柱体或多边形实心体等所需形状坯块，然后连同模具转入窑炉烧结，烧结工艺为:从室温升至850°C，保温IOOmin,再继续升温至1100°C，保温150min，最后升温至1300°C，在3%的氧气浓度下保温烧结5h，然后在氮气气氛下降至室温，得到高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
[0018]在本发明一个较佳实施例中，采用相对应获得的磁环进行性能测试，在IOOKHz200mT且温度为100°C时的损耗为350kw/m3，密度为5.8g/cm3,25~100°C下的饱和磁通密度为650mT，居里温度为290°C。
[0019]实施例3
(1)称料:按配方准确称取Fe2O3 67.5mol%、Mn0(原材料为 Mn3O4)29mol%、ZnO 10mol% 和惨杂体系中的 CaCO3 850ppm、超细 SiO2 150ppm> Cr2O3 800ppm> Nb2O5 1500ppm> Co2O3 600ppm>Ta2O5 500ppm 备用；
(2)制备主体体系:将已称量的主体体系中的三种原料置于转速为50转/min的混合机中搅拌混合30min,然后将混合物料转入温度为810°C的电热式回转窑中预烧IOOmin,最后置于震动频率为50次/分,振幅为3mm的震动球磨机中粉碎30min,得到平均物料直径为0.75 μ m的主体体系混合物；
(3)制备混合体系:将步骤(2)中得到的主体体系混合物和步骤(1)中称量好的掺杂体系中的各原料放入磨砂机中，然后依次加入占物料总重量1.8倍的水、0.03倍的分散剂和15%的浓度为20%聚乙醇水溶液，启动磨砂机，以50转/min的转速磨砂150min，得到粒径为0.81 μ m的主体体系和掺杂体系的混合料浆；
(4)制备坯块及成型:将步骤(3)中得到的料浆喷雾造粒，并压制成圆柱体或多边形实心体等所需形状坯块，然后连同模具转入窑炉烧结，烧结工艺为:从室温升至850°C，保温IOOmin,再继续升温至1100°C，保温150min，最后升温至1300°C，在3%的氧气浓度下保温烧结5h，然后在氮气气氛下降至室温，得到高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
[0020]在本发明一个较佳实施例中，采用相对应获得的磁环进行性能测试，在IOOKHz200mT且温度为100°C时的损耗为380kw/m3，密度为5.6g/cm3,25~100°C下的饱和磁通密度为590mT，居里温度为290°C。
[0021]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，其特征在于，该磁块在IOOKHz 200mT且温度为100°C时的损耗为350~420kw/m3，密度为5.3~5.8g/cm3, 25~100°C下的饱和磁通密度为580~650mT，居里温度为285~290°C ;所述磁块包括主成分和副成分；所述主成分包括 Fe203、MnO 和 ZnO ;所述副成分包括 CaCO3、超细 Si02、Cr2O3> Nb2O5, Co2O3 和 Ta2O5 ；所述主体体系的摩尔百分含量为Fe2O3 66~68%、Mn0 28~30%、Zn0 8~10% ;所述副成分相对于所述主成分的总重量的添加量为CaCO3 600~2200ppm、超细SiO2 100~300、Cr2O3500 ~1000、Nb2O5 800 ~2000、Co2O3 300 ~1600 和 Ta2O5 400 ~900。
2.根据权利要求1所述的高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，其特征在于，所述磁块在IOOKHz 200mT且温度为100°C时的损耗为380kw/m3，密度为5.6g/cm3,25~100°C下的饱和磁通密度为590mT，居里温度为290°C。
3.根据权利要求1所述的高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，其特征在于，所述主体体系的摩尔百分含量为Fe2O3 67.5%、Mn0 29%,ZnO 10% ;所述副成分相对于所述主成分的总重量的添加量为 CaCO3 850ppm、纳米 SiO2 150,Cr2O3 800,Nb2O5 1500,Co2O3 600 和 Ta2O5 500。
4.根据权利要求1或3所述的高BS太阳能发电机漏电保护用磁块，其特征在于，所述超细SiO2的目数为3000目。
5.一种如权利要求1所述的高BS太阳能发电机漏电保护用磁块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)称料:按配方准确称取主成分和副成分中的各原料备用； (2)制备主体体系:将已称量的主体体系中的三种原料置于转速为45~50转/min的混合机中搅拌混合30~45min，然后将混合物料转入温度为810°C的电热式回转窑中预烧90~lOOmin，最后置于震动频率为50次/分，振幅为3mm的震动球磨机中粉碎20~30min，得到平均物料直径为0.75~0.85 μ m的主体体系混合物； (3)制备混合体系:将步骤(2)中得到的主体体系混合物和步骤(1)中称量好的掺杂体系中的各原料放入磨砂机中，然后依次加入占物料总重量1.2~1.8倍的水、0.03倍的分散剂和12~15%的浓度为20%聚乙醇水溶液，启动磨砂机，以50转/min的转速磨砂100~150min，得到粒径为0.65~0.80 μ m的主体体系和掺杂体系的混合料浆； (4)制备坯块及成型:将步骤(3)中得到的料浆喷雾造粒，并压制成所需形状坯块，然后连同模具转入窑炉烧结，烧结工艺为:从室温升至850°C，保温90~lOOmin，再继续升温至1100°C，保温150~180min，最后升温至1300°C，在3%的氧气浓度下保温烧结5h，然后在氮气气氛下降至室温，得到高BS太阳能发电机漏电保护用磁块。
6.根据权利要求5所述的高强度低损耗高Q值汽车加热用磁条的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述坯块形状为圆柱体或多边形实心体。
【文档编号】C04B35/38GK103833345SQ201410004277
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】柯宇翔, 张晓明, 徐良保 申请人:苏州冠达磁业有限公司